EP4494774B1 - Wickelsystem und -verfahren für gewalzte produkte - Google Patents

Wickelsystem und -verfahren für gewalzte produkte

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EP4494774B1
EP4494774B1 EP24187808.1A EP24187808A EP4494774B1 EP 4494774 B1 EP4494774 B1 EP 4494774B1 EP 24187808 A EP24187808 A EP 24187808A EP 4494774 B1 EP4494774 B1 EP 4494774B1
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Claims (21)

  1. Wickelsystem (1) eines gewalzten Produktes (P)
    umfassend:
    - einen Wickler (10), der seinerseits umfasst:
    - eine Wickelspule (11) und
    - Spulenrotationsmittel (12), die geeignet sind, die Spule (11) um eine Rotationsachse (Y) zu drehen,
    - einen Verteiler (13), der geeignet ist, die Positionierung des gewalzten Produktes zur Spule an einem momentanen Wickelpunkt zu führen und mit einem Produktzufuhr-Auslass (14) versehen ist;
    - Verteiler-Translationsmittel (15), die geeignet sind, den Verteiler (13) relativ zur Spule (11) zu bewegen, so dass der Produktzufuhr-Auslass (14) eine alternierende Translationsbewegung der Spule parallel zur Rotationsachse (Y) ausführt, um das gewalzte Produkt auf der Spule zu verteilen und im Laufe der Zeit den momentanen Wickelpunkt des gewalzten Produktes auf der Spule und auf der sich bildenden Wicklung zu verändern,
    - eine Steuer- und Befehlseinheit (20), die dazu konfiguriert ist, die Rotationsmittel (12) und die Translationsmittel (15) in koordinierter Weise gemäß einem vorbestimmten Wickelprogramm zu steuern, das eine Funktion vorbestimmter Referenzbetriebsparameter ist, die von der genannten Steuer- und Befehlseinheit (20) speicherbar sind, und von Betriebsparametern, die in Echtzeit während des Wickelns von der Steuer- und Befehlseinheit (20) mittels Detektionsmittel (30), mit denen das Wickelsystem (1) versehen ist, erfassbar sind,
    wobei die genannten Detektionsmittel (30) wenigstens einen Lasertriangulations-Profilometer (31) umfassen, der im Wesentlichen in einer dem Verteiler (13) gegenüber der Spule (11) diametral entgegengesetzten Position angeordnet ist und geeignet ist, kontinuierlich das Oberflächenprofil der Wicklung des gewalzten Produktes bei jeder hinzugefügten Windung zu detektieren, wobei der genannte Profilometer (31) relativ zu der genannten Spule so orientiert ist, dass er die Wicklungsoberfläche in einer um die Rotationsachse (Y) winkelig versetzten Position relativ zu dem genannten momentanen Wickelpunkt des gewalzten Produktes abtastet,
    und wobei das genannte Wickelsystem ferner
    eine Verarbeitungs- und Berechnungseinheit (200) umfasst, die auf der Grundlage des von dem Profilometer (32) bei jeder hinzugefügten Windung detektierten Oberflächenprofils der Wicklung des gewalzten Produktes dazu konfiguriert ist, die Translationsgeschwindigkeit des Verteilers rückgekoppelt anzupassen, um die Differenz zwischen einem tatsächlichen Betriebsparameter, berechnet auf der Grundlage des von dem genannten Profilometer (31) detektierten Profils der sich bildenden Wicklung, und demselben Betriebsparameter, berechnet auf der Grundlage theoretischer Daten in Bezug auf eine vorbestimmte ideale Wicklung der Wicklung, zu minimieren
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der genannte tatsächliche Betriebsparameter, berechnet auf der Grundlage des von dem genannten Profilometer (31) bei jeder hinzugefügten Windung detektierten Profils der sich bildenden Wicklung, die tatsächliche Höhe (Hr) der n-ten Schicht der sich bildenden Wicklung bei jeder weiteren hinzugefügten Windung relativ zu einem der zwei gegenüberliegenden axialen Enden der Spule ist,
    wobei das genannte vorbestimmte Wickelprogramm darauf gerichtet ist, die Translationsgeschwindigkeit des Verteilers rückgekoppelt anzupassen, so dass die tatsächliche Höhe (Hr) im Wesentlichen der theoretischen Höhe (Ht) der n-ten Schicht der sich bildenden Wicklung bei jeder weiteren hinzugefügten Windung entspricht, wobei die genannte theoretische Höhe (Ht) auf der Grundlage der Werte des Durchmessers des gewalzten Produktes, die zuvor der Verarbeitungs- und Berechnungseinheit (200) zur Verfügung gestellt wurden, als Funktion der Spulenhöhe berechnet wird.
  2. Wickelsystem nach Anspruch 1, wobei die Orientierungsposition des genannten Profilometers (31) relativ zu der genannten Spule zum Abtasten der Wicklungsoberfläche um die Rotationsachse (Y) um einen Winkel zwischen 75° und 105° relativ zu dem genannten momentanen Wickelpunkt des gewalzten Produktes winkelig versetzt ist.
  3. Wickelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genannte wenigstens eine Lasertriangulations-Profilometer (31) geeignet ist, für jede Windung den radialen Abstand von der Rotationsachse (Y) der Spule und die Höhenposition entlang einer solchen Rotationsachse (Y) zu detektieren.
  4. Wickelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genannte wenigstens eine Lasertriangulations-Profilometer (31) elektronisch so verwaltbar ist, dass er innerhalb eines Abtastfensters (F) mit einer Höhe (H) abtastet, die geringer als die Höhe der Spule (11) entlang der Rotationsachse (Y) ist, wobei das genannte Abtastfenster (F) vorzugsweise parallel zur Rotationsachse (Y) bewegbar ist, um der sich bildenden Wicklung bei jeder hinzugefügten Windung zu folgen.
  5. Wickelsystem nach Anspruch 4, wobei der genannte wenigstens eine Lasertriangulations-Profilometer (31) dazu konfiguriert ist, die Position des Abtastfensters (F) mit einer Verzögerung zwischen 10 und 50 ms zu aktualisieren.
  6. Wickelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genannte wenigstens eine Lasertriangulations-Profilometer (31) eine minimale Abtastfrequenz von 300 Hz aufweist.
  7. Wickelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannten Detektionsmittel (30) ferner ein Online-Messgerät (32) des Durchmessers des gewalzten Produktes umfassen, wobei das genannte Messgerät geeignet ist, kontinuierlich den Durchmesser des gewalzten Produktes (ϕP) zu messen, und stromaufwärts des Verteilers (13) entlang der Zuführlinie des gewalzten Produktes angeordnet ist und wobei die Verarbeitungs- und Berechnungseinheit (200) dazu konfiguriert ist, die von dem genannten Messgerät (31) durchgeführten Durchmesser-Messungen als Werte des Durchmessers des gewalzten Produktes zu verwenden.
  8. Wickelsystem nach Anspruch 7, wobei die genannte Verarbeitungs- und Berechnungseinheit (200) dazu konfiguriert ist, die jeweilige Detektionszeit jeder Durchmesser-Messung zuzuordnen.
  9. Wickelsystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei die genannten vorbestimmten Referenzbetriebsparameter, die von der genannten Steuer- und Befehlseinheit (20) speicherbar sind, bestehen aus:
    - linearer Geschwindigkeit des gewalzten Produktes entlang der Zuführlinie des gewalzten Produktes selbst;
    - Spulendurchmesser;
    - Spulenhöhe.
  10. Wickelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verarbeitungs- und Berechnungseinheit (20) dazu konfiguriert ist, voreingestellte Werte, die von der genannten Steuer- und Befehlseinheit (20) speicherbar sind, als Werte des Durchmessers des gewalzten Produktes zu verwenden.
  11. Wickelsystem nach Anspruch 10, wobei die genannten vorbestimmten Referenzbetriebsparameter, die von der genannten Steuer- und Befehlseinheit (20) speicherbar sind, zumindest umfassen:
    - lineare Geschwindigkeit des gewalzten Produktes entlang der Zuführlinie des gewalzten Produktes selbst;
    - Spulendurchmesser;
    - Spulenhöhe; und
    - Durchmesser des gewalzten Produktes.
  12. Wickelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jede n-te Schicht der sich bildenden Wicklung die Verarbeitungs- und Berechnungseinheit (200) dazu konfiguriert ist, die Translationsgeschwindigkeit des Verteilers mit einer theoretischen Translationsgeschwindigkeit zu initialisieren, die als Funktion von berechnet wird:
    - Wickelzeit einer Windung in der genannten n-ten Schicht;
    - Anzahl der Windungen in der genannten n-ten Schicht.
  13. Wickelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jede n-te Schicht der sich bildenden Wicklung die Verarbeitungs- und Berechnungseinheit (200) dazu konfiguriert ist, die Rotationsgeschwindigkeit der Spule als Funktion von anzupassen:
    - linearer Geschwindigkeit des gewalzten Produktes entlang der Zuführlinie des gewalzten Produktes selbst;
    - Durchmesser der Spule oder der n-1-ten Schicht der sich bildenden Wicklung.
  14. Wickelverfahren (1) eines gewalzten Produktes (P), wobei das genannte Produkt (P) mittels eines Wickelsystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu einer Wicklung gewickelt wird, wobei das genannte Verfahren die folgenden Betriebsschritte umfasst:
    a) kontinuierliches Detektieren des Oberflächenprofils der Wicklung des gewalzten Produktes bei jeder hinzugefügten Windung mittels des genannten Profilometers (31), der relativ zu der genannten Spule so orientiert ist, dass er die Wicklungsoberfläche in einer um die Rotationsachse (Y) winkelig versetzten Position relativ zu dem genannten momentanen Wickelpunkt des gewalzten Produktes abtastet,
    b) rückgekoppeltes Anpassen der Translationsgeschwindigkeit des Verteilers (Vt) bei jeder hinzugefügten Windung, um die Differenz zwischen einem tatsächlichen Betriebsparameter, berechnet auf der Grundlage des von dem genannten Profilometer (31) detektierten Profils der sich bildenden Wicklung, und demselben Betriebsparameter, berechnet auf der Grundlage theoretischer Daten in Bezug auf eine vorbestimmte ideale Wicklung der Wicklung, zu minimieren
    wobei der genannte tatsächliche Betriebsparameter, berechnet auf der Grundlage des von dem genannten Profilometer (31) bei jeder hinzugefügten Windung detektierten Profils der sich bildenden Wicklung, die tatsächliche Höhe (Hr) der n-ten Schicht der sich bildenden Wicklung bei jeder weiteren hinzugefügten Windung relativ zu einem der zwei gegenüberliegenden axialen Enden der Spule ist,
    wobei die Translationsgeschwindigkeit (Vt) des Verteilers rückgekoppelt so angepasst wird, dass die tatsächliche Höhe (Hr) im Wesentlichen der theoretischen Höhe (Ht) der n-ten Schicht der sich bildenden Wicklung bei jeder weiteren hinzugefügten Windung entspricht, wobei die genannte theoretische Höhe (Ht) auf der Grundlage der Werte des Durchmessers des gewalzten Produktes, die zuvor der Verarbeitungs- und Berechnungseinheit (200) zur Verfügung gestellt wurden, als Funktion der Spulenhöhe berechnet wird.
  15. Wickelverfahren nach Anspruch 14, wobei der genannte wenigstens eine Lasertriangulations-Profilometer (31) für jede Windung den radialen Abstand von der Rotationsachse (Y) der Spule und die Höhenposition entlang einer solchen Rotationsachse (Y) detektiert.
  16. Wickelverfahren nach Anspruch 14, wobei der Wert des Durchmessers des gewalzten Produktes (ϕP) aus kontinuierlichen Messungen am gewalzten Produkt mittels eines Online-Messgerätes (32), das stromaufwärts des Verteilers (13) entlang der Zuführlinie des gewalzten Produktes angeordnet ist, erhalten wird, wobei jede Durchmesser-Messung der jeweiligen Detektionszeit zugeordnet ist.
  17. Wickelverfahren nach Anspruch 16, wobei das rückgekoppelte Anpassen der Translationsgeschwindigkeit (Vt) des Verteilers vorbestimmte Referenzbetriebsparameter verwendet, die von der genannten Steuer- und Befehlseinheit (20) gespeichert sind und bestehen aus:
    - linearer Geschwindigkeit des gewalzten Produktes entlang der Zuführlinie des gewalzten Produktes selbst;
    - Spulendurchmesser;
    - Spulenhöhe.
  18. Wickelverfahren nach Anspruch 14, wobei der Wert des Durchmessers des gewalzten Produktes (ϕP) ein voreingestellter Nennwert ist.
  19. Wickelverfahren nach Anspruch 18, wobei das rückgekoppelte Anpassen der Translationsgeschwindigkeit (Vt) des Verteilers vorbestimmte Referenzbetriebsparameter verwendet, die von der genannten Steuer- und Befehlseinheit (20) gespeichert sind und bestehen aus:
    - linearer Geschwindigkeit des gewalzten Produktes entlang der Zuführlinie des gewalzten Produktes selbst;
    - Spulendurchmesser;
    - Spulenhöhe; und
    - Durchmesser des gewalzten Produktes.
  20. Wickelverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei für jede n-te Schicht der sich bildenden Wicklung die Translationsgeschwindigkeit (Vt) des Verteilers mit einer theoretischen Translationsgeschwindigkeit initialisiert wird, die als Funktion von berechnet wird:
    - Wickelzeit einer Windung in der genannten n-ten Schicht;
    - Anzahl der Windungen in der genannten n-ten Schicht.
  21. Wickelverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei für jede n-te Schicht der sich bildenden Wicklung die Rotationsgeschwindigkeit der Spule als Funktion von angepasst wird:
    - linearer Geschwindigkeit des gewalzten Produktes entlang der Zuführlinie des gewalzten Produktes selbst;
    - Durchmesser der Spule oder der n-1-ten Schicht der sich bildenden Wicklung.
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